JP3575071B2

JP3575071B2 - 吸収冷凍機用熱交換器

Info

Publication number: JP3575071B2
Application number: JP18937094A
Authority: JP
Inventors: 賢二安田
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1994-08-11
Filing date: 1994-08-11
Publication date: 2004-10-06
Anticipated expiration: 2019-10-06
Also published as: JPH0854158A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、吸収冷凍機の蒸発器や吸収器として用いる吸収冷凍機用熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の吸収冷凍機用熱交換器は、特開平３−２５５８６２号公報に開示され且つ図６に示すように、液体を散布する散布器Ｖの下方に、上下に複数段にわたって水平に延びる伝熱管Ａ，Ｂ・・・・Ｍを設け、上段側から散布する液体を順次下段側へと受け渡し、各伝熱管Ａ，Ｂ・・・・Ｍの表面を液体で濡らして、該液体と伝熱管内に流す流体とを熱交換させるようにしている。具体的には、蒸発器では、伝熱管の表面に冷媒となる水を散布して、伝熱管内に流す冷房用水から蒸発熱を奪い取リ、又、吸収器では、伝熱管の表面に吸収溶液となる臭化リチウム水溶液を散布して、伝熱管内に流す冷却水に吸収熱を与えるようにしている。
【０００３】
そして、上段側及び下段側に位置する各伝熱管Ａ〜Ｆ，Ｈ〜Ｍの表面に、管軸方向に沿う凸条Ｘを設けて、管表面に付着する液体にマランゴニー対流と称する活発な対流を起こさせると共に、中段に位置する伝熱管Ｇに、管軸方向に対してねじれ角を有する螺旋凸条Ｙを設けて、管軸の長手方向に液体を分散させ、液流れ量が管軸に対して部分的に不均一となり易い下段側の伝熱管Ｈ〜Ｍでの濡れ特性を改善し、これら下段側の伝熱管Ｈ〜Ｍで濡れない領域ができてしまうのを防止し、全体として、伝熱特性を向上させんとしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、マランゴニー対流は、何もわざわざ、管軸方向に沿わせて凸条Ｘを設けなくとも、吸収溶液中にアルコール分を添加することにより得られる効果である。又、中段の伝熱管Ｇに設ける螺旋凸条Ｙに沿って液体を管軸方向に分散させようとするものであるが、その中段の伝熱管Ｇとその上段の伝熱管Ｆとの管軸が鉛直方向に完全に一致し、中段の伝熱管Ｇの頂部に液体が必ず落ちてくるというのならばともかく、図７に示すように、各段の管軸・・・・ｆ，ｇ，ｈ・・ｊ，ｋ・・・・は、製造工程での組付け誤差やヒートサイクル等によりずれるのが通例であり、中段の伝熱管Ｇの頂部から外れた位置に液体Ｗが落下してくると、この液体は、螺旋凸条Ｙに沿って管軸方向の右側か左側かの一方側のみに寄せられ、下段側の伝熱管Ｈ・・・・の濡れ領域が、管軸方向左右一側に片寄る問題が起こる。又、下段側の伝熱管Ｈ〜Ｍでは、その管軸方向に対する液流れ量が部分的に不均一となり易く、液流れ量が少ない部分では、上下の管軸のずれにより、伝熱管Ｋの頂部から外れた位置に液体が落下してくると、管の外周全体に液がまわらずに半面しか濡れない問題も起こる。
【０００５】
従って、以上のものは、伝熱管の構造が複雑でコスト高となる割には、伝熱特性を改善するのは不十分である問題がある。
【０００６】
本発明では、液の受渡しが上段側からの液受継ぎを複数回経た後の後半になされ、一般に濡れが不均一となり易く、その上に、管軸の鉛直方向のずれによる悪影響が出やすい下段側の伝熱管に着目し、この下段側の伝熱管の濡れ性を改善することにより、低コストながら、上段から下段に至る伝熱管の表面が全体的に濡れている状態にできるようにし、その伝熱特性を向上できる吸収冷凍機用熱交換器を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで、上記目的を達成するため、液体を散布する散布器２の下方に、上下に複数段にわたって水平に延びる伝熱管１Ａ，１Ｂ・・・・を設けた吸収冷凍機用熱交換器において、上段側に位置する伝熱管１Ａ〜１Ｊに、平坦表面３をもつベア管を用いていると共に、下段側に位置する伝熱管１Ｋ〜１Ｔの表面に、滴下液体を四方に拡げる無方向性粗面４を形成している構成とした。
【０００８】
【作用】
液の受渡し回数が少なく、管軸方向に対する液流れ量が比較的均一な上段側の伝熱管１Ａ〜１Ｊには、平坦表面３をもつベア管を用いているから、それだけ低コスト化が図れる。液の受渡しが、上段側の伝熱管１Ａ〜１Ｊからの液受継ぎを複数回経た後の後半になされ、管軸方向に対する液流れ量が不均一となり易い下段側の伝熱管１Ｋ〜１Ｔの表面には、滴下液体を四方に拡げる無方向性粗面４を形成しているから、管の円周方向及び長手方向に液膜を広範囲に広げることができ、管軸方向に対する液流れ量を均等にでき、これにより、鉛直方向に管軸のずれがあっても、そのずれにかかわらず、下段側の伝熱管１Ｋ〜１Ｔの表面に全体的に濡れ領域を形成することができる。こうして、最小のコストで、伝熱特性を向上することができる。
【０００９】
【実施例】
図３に示すものは、本発明に係る吸収冷凍機用熱交換器を構成する蒸発器５及び吸収器６をもつ吸収冷凍機である。これら蒸発器５及び吸収器６は、同一の容器５０の内部に、エリミネータ５１を挟んで隣接状に設けられ、液体を散布する散布器２の下方に、上下に複数段、例えば２０段にわたって水平に延びる伝熱管１Ａ，１Ｂ・・・・をそれぞれ設けている。蒸発器５では、散布器２から冷媒となる水を散布し、伝熱管１Ａ，１Ｂ・・・・に流す冷房用水から蒸発熱を奪い取り、又、吸収器６では、散布器２から吸収溶液となる臭化リチウム水溶液を散布し、伝熱管１Ａ，１Ｂ・・・・に流す冷却水に吸収熱を与えるようにしている。
【００１０】
図３中、７１は冷媒ポンプ、７２は溶液ポンプ、７３は低温熱交換器、７４は高温熱交換器、８１はバーナー８２を加熱源として吸収器６で多量に冷媒を含んだ稀溶液から冷媒を発生させる高温発生器、８３は高温発生器８１で発生する冷媒蒸気を流す伝熱管群８４をもち、高温発生器８１で生成されて高温熱交換器７４を通過した後の中間濃度溶液から冷媒を発生させる低温発生器、８５は吸収器６の伝熱管１Ａの後段に連続して設ける冷却水管８６により低温発生器８３で発生した冷媒蒸気を凝縮させる凝縮器である。
【００１１】
以上の構成において、図１及び図２に示すように、蒸発器５又は吸収器６にそれぞれ具備する２０本の伝熱管１Ａ〜１Ｔのうち、上段側に位置する１０本の伝熱管１Ａ〜１Ｊに、平坦表面３をもつ銅管や鉄管等から成るベア管を用いると共に、下段側に位置する１０本の伝熱管１Ｋ〜１Ｔに、銅管や鉄管等から成る管素材１０の表面に、次記するショットブラスト処理により、深さを０．５ミクロン〜１０００ミクロン程度としたランダムな多数の細かな傷から成り、滴下液体を四方に拡げる無方向性粗面４を形成したショットブラスト管を用いる。
【００１２】
尚、図１及び図２において、２１は散布器２の散布トレー、２２は冷媒又は溶液の流出口、２３は分散板である。
【００１３】
ショットブラスト処理は、ブラスト材として、粒子径が０．００５ｍｍ〜３．０ｍｍのけい砂やアルミナ等の非金属砂を用い、処理方式として、図４に示すように、回転させながら移動させる管素材１０に向けて、ノズル９から空気圧縮機等で０．５ｋｇｆ／ｃｍ^２〜２０ｋｇｆ／ｃｍ^２に加圧した圧縮空気と共にブラスト材を噴射する直圧式を採用している。もっとも、ブラスト材として、鋳鉄グリッドや銅スラブ或はニッケルスラブ等の金属材料を用いることも可能であり、処理方式として、ロータ羽根にブラスト材を投射して遠心力で飛散させるロータ式を採用することも可能である。
【００１４】
因に、管素材１０として、直径１５ｍｍ、長さ３００ｍｍの銅管を用い、平均粒径０．５ｍｍの非金属のブラスト材を用いた直圧式の処理結果を表１に、平均粒径０．７ｍｍの鋳鉄グリッドを用いたロータ式の処理結果を表２に示す。
【００１５】
【表１】

【００１６】
【表２】

【００１７】
表１及び表２から明らかなように、直圧式では、ロータ式に比べて傷を深くでき、濡れ性を効果的に向上させることができる。しかも、非金属のブラスト材を用いるから、伝熱管の表面に異種金属がささって残らず、伝熱管の表面における電位が不均一になるのを防止でき、腐食の原因も無くし得る。
【００１８】
以上の構成により、図１に示すように、液の受渡しが、上段側の伝熱管１Ａ〜１Ｊからの液受継ぎを複数回経た後の後半になされ、管軸方向に対する液流れ量が不均一となり易い下段側の伝熱管１Ｋ〜１Ｔの表面には、滴下液体を四方に拡げるショットブラストによる無方向性粗面４を形成しているから、管の円周方向及び長手方向に液膜Ｗ（斜線を施した部分）を広範囲に広げることができるのであり、上段側の最も下側に位置する伝熱管１Ｊの管軸方向両端部や中間部にやや濡れの生じない巣の領域Ｚが生じる傾向にあっても、このような巣Ｚの成長を阻止することができ、管軸方向に対する液流れ量を均等にできるのである。これにより、図２に示すように、鉛直方向に管軸のずれがあっても、そのずれにかかわらず、下段側の伝熱管１Ｋ〜１Ｔの表面にも全体的に濡れ領域を形成することができるのである。
【００１９】
以上のものでは、ショットブラスト処理により無方向性粗面４を形成したが、その他、図５に示すように、管素材１０の表面に、１ｍｍ〜３ｍｍ程度の大きさとした微小突起４１を、その管軸方向及び円周方向に多数設けることにより、無方向粗面４を形成するようにしてもよい。このような微子突起４１をもつ管には、株式会社神戸製鋼所からトップクロスＣＴという商品名で市販されている管をそのまま用いることができる。このような微小突起４１によるものでも、上記したショットブラスト処理によるものと同様、滴下液体を管軸方向及び円周方向の四方に無方向に拡げることができ、下段側の伝熱管１Ｋ〜１Ｔの濡れ性を改善することができ、上記同様の作用効果が得られる。
【００２０】
以上説明した実施例では、伝熱管１Ａ〜１Ｔを２０段とし、上段側の１０段をベア管に、下段側の１０段に無方向性粗面４を形成したが、丁度半分づつに分ける必要はなく、例えば、上段側の８段をベア管に、下段側の１２段に無方向性粗面４を形成したり、或いは、上段側の１２段をベア管に、下段側の８段に無方向性粗面４を形成したりしてもよい。又、総段数は２０段である必要はなく、１０段程度のものであってもよいし、２０段以上あってもよく、おおむね、その総段数の半分程度の上段側伝熱管をベア管に、残り半分程度の下段側伝熱管に無方向性粗面４を形成すればよいのである。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、液の受渡し回数が少なく、管軸方向に対する液流れ量が比較的均一な上段側の伝熱管１Ａ〜１Ｊには、平坦表面３をもつベア管を用いているから、それだけ低コスト化が図れるし、液の受渡しが後半になされ、管軸方向に対する液流れ量が不均一となり易い下段側の伝熱管１Ｋ〜１Ｔの表面には、滴下液体を四方に拡げる無方向性粗面４を形成しているから、管の円周方向及び長手方向に液膜を広範囲に広げることができ、管軸方向に対する液流れ量を均等にでき、これにより、鉛直方向に管軸のずれがあっても、そのずれにかかわらず、下段側の伝熱管１Ｋ〜１Ｔの表面に全体的に濡れ領域を形成することができ、この結果、最小のコストで、伝熱特性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る吸収冷凍機用熱交換器の側面図。
【図２】同熱交換器の断面図。
【図３】同熱交換器を備える吸収冷凍機の配管図。
【図４】同ショットブラストによる無方向性粗面の製造過程を説明する図。
【図５】同無方向性粗面の他の実施例を示す要部拡大図。
【図６】従来の吸収冷凍機用熱交換器の側面図。
【図７】従来の問題点を説明する断面図。
【符号の説明】
１Ａ〜１Ｔ；伝熱管、２；散布器、３；平坦表面、４；無方向性粗面

Claims

液体を散布する散布器（２）の下方に、上下に複数段にわたって水平に延びる伝熱管（１Ａ，１Ｂ・・・・）を設けた吸収冷凍機用熱交換器において、上段側に位置する伝熱管（１Ａ〜１Ｊ）に、平坦表面（３）をもつベア管を用いていると共に、下段側に位置する伝熱管（１Ｋ〜１Ｔ）の表面に、滴下液体を四方に拡げる無方向性粗面（４）を形成していることを特徴とする吸収冷凍機用熱交換器。